Apabila orang bercakap tentang kenderaan elektrik (EV), perbualan selalunya berkisar pada julat, pecutan dan kelajuan pengecasan. Walau bagaimanapun, di sebalik prestasi yang mempesonakan ini, komponen yang senyap namun penting bekerja keras:Sistem Pengurusan Bateri EV (BMS).
Anda boleh menganggap BMS sebagai "penjaga bateri" yang sangat rajin. Ia bukan sahaja memerhatikan "suhu" dan "stamina" (voltan) bateri tetapi juga memastikan setiap ahli pasukan (sel) berfungsi dengan harmoni. Sebagai laporan daripada Jabatan Tenaga AS yang menekankan, "pengurusan bateri lanjutan adalah penting untuk memajukan penggunaan kenderaan elektrik."¹
Kami akan membawa anda menyelam lebih mendalam tentang wira yang tidak didendang ini. Kami akan bermula dengan teras yang diurusnya—jenis bateri—kemudian beralih ke fungsi terasnya, seni bina seperti otaknya, dan akhirnya melihat ke arah masa depan yang didorong oleh teknologi AI dan tanpa wayar.
1: Memahami "Jantung" BMS: Jenis Bateri EV
Reka bentuk BMS secara intrinsik dikaitkan dengan jenis bateri yang diuruskannya. Komposisi kimia yang berbeza menuntut strategi pengurusan yang jauh berbeza. Memahami bateri ini adalah langkah pertama untuk memahami kerumitan reka bentuk BMS.
Bateri EV Aliran Perdana dan Aliran Masa Depan: Pandangan Perbandingan
| Jenis Bateri | Ciri-ciri Utama | Kelebihan | Keburukan | Fokus Pengurusan BMS |
|---|---|---|---|---|
| Litium Besi Fosfat (LFP) | Kos efektif, sangat selamat, hayat kitaran yang panjang. | Kestabilan haba yang sangat baik, risiko rendah pelarian haba. Hayat kitaran boleh melebihi 3000 kitaran. Kos rendah, tiada kobalt. | Ketumpatan tenaga yang agak rendah. Prestasi lemah dalam suhu rendah. Sukar untuk menganggarkan SOC. | Anggaran SOC berketepatan tinggi: Memerlukan algoritma kompleks untuk mengendalikan keluk voltan rata.Pemanasan awal suhu rendah: Memerlukan sistem pemanasan bateri bersepadu yang berkuasa. |
| Nikel Mangan Kobalt (NMC/NCA) | Ketumpatan tenaga tinggi, jarak pemanduan yang panjang. | Ketumpatan tenaga terkemuka untuk julat yang lebih panjang. Prestasi yang lebih baik dalam cuaca sejuk. | Kestabilan haba yang lebih rendah. igher kos disebabkan oleh kobalt dan nikel. Hayat kitaran biasanya lebih pendek daripada LFP. | Pemantauan keselamatan aktif: Pemantauan tahap milisaat voltan dan suhu sel.Pengimbangan aktif yang berkuasa: Mengekalkan konsistensi antara sel berketumpatan tenaga tinggi.Penyelarasan pengurusan haba yang ketat. |
| Bateri Keadaan Pepejal | Menggunakan elektrolit pepejal, dilihat sebagai generasi akan datang. | Keselamatan muktamad: Secara asasnya menghapuskan risiko kebakaran daripada kebocoran elektrolit.Ketumpatan tenaga ultra tinggi: Secara teorinya sehingga 500 Wh/kg. Julat suhu operasi yang lebih luas. | Teknologi masih belum matang; kos yang tinggi.Cabaran dengan rintangan antara muka dan hayat kitaran. | Teknologi penderiaan baharu: Mungkin perlu memantau kuantiti fizikal baharu seperti tekanan.Anggaran keadaan antara muka: Memantau kesihatan antara muka antara elektrolit dan elektrod. |
2: Fungsi Teras BMS: Apakah Fungsinya Sebenarnya?
BMS berfungsi sepenuhnya adalah seperti pakar berbilang bakat, pada masa yang sama memainkan peranan sebagai akauntan, doktor dan pengawal peribadi. Kerjanya boleh dipecahkan kepada empat fungsi teras.
1. Anggaran Negeri: "Tolok Bahan Api" dan "Laporan Kesihatan"
•Negeri Pertuduhan (SOC):Inilah perkara yang paling penting bagi pengguna: "Berapa banyak bateri yang tinggal?" Anggaran SOC yang tepat menghalang kebimbangan jarak jauh. Untuk bateri seperti LFP dengan lengkung voltan rata, menganggarkan SOC dengan tepat ialah cabaran teknikal bertaraf dunia, yang memerlukan algoritma kompleks seperti penapis Kalman.
•Keadaan Kesihatan (SOH):Ini menilai "kesihatan" bateri berbanding semasa ia baharu dan merupakan faktor utama dalam menentukan nilai EV terpakai. Bateri dengan 80% SOH bermakna kapasiti maksimumnya hanya 80% daripada bateri baharu.
2. Pengimbangan Sel: Seni Kerja Berpasukan
Pek bateri diperbuat daripada ratusan atau ribuan sel yang disambungkan secara bersiri dan selari. Disebabkan oleh perbezaan pembuatan yang kecil, kadar caj dan pelepasan mereka akan berbeza sedikit. Tanpa pengimbangan, sel dengan cas paling rendah akan menentukan titik akhir nyahcas keseluruhan pek, manakala sel dengan cas tertinggi akan menentukan titik akhir pengecasan.
•Pengimbangan Pasif:Membakar tenaga berlebihan daripada sel bercas lebih tinggi menggunakan perintang. Ia mudah dan murah tetapi menjana haba dan membazir tenaga.
•Pengimbangan Aktif:Memindahkan tenaga daripada sel bercas lebih tinggi ke sel bercas lebih rendah. Ia cekap dan boleh meningkatkan julat yang boleh digunakan tetapi kompleks dan mahal. Penyelidikan daripada SAE International mencadangkan pengimbangan aktif boleh meningkatkan kapasiti boleh guna pek sebanyak kira-kira 10%⁶.
3. Perlindungan Keselamatan: "Penjaga" yang Berwaspada
Ini adalah tanggungjawab BMS yang paling kritikal. Ia sentiasa memantau parameter bateri melalui penderia.
•Perlindungan Voltan Lebih/Bawah Voltan:Mengelakkan pengecasan berlebihan atau lebihan nyahcas, punca utama kerosakan bateri kekal.
•Perlindungan Lebihan Semasa:Memutuskan litar dengan pantas semasa kejadian arus tidak normal, seperti litar pintas.
•Perlindungan Suhu Terlebih:Bateri sangat sensitif terhadap suhu. BMS memantau suhu, mengehadkan kuasa jika terlalu tinggi atau rendah, dan mengaktifkan sistem pemanasan atau penyejukan. Mencegah pelarian haba adalah keutamaannya, yang penting untuk komprehensifReka Bentuk Stesen Pengecas EV.
3. Otak BMS: Bagaimana Ia Dibina?
Memilih seni bina BMS yang betul adalah pertukaran antara kos, kebolehpercayaan dan fleksibiliti.
Perbandingan Seni Bina BMS: Berpusat lwn Tersebar lwn Modular
| Seni bina | Struktur & Ciri | Kelebihan | Keburukan | Wakil Pembekal/Tek |
|---|---|---|---|---|
| Berpusat | Semua wayar penderiaan sel bersambung terus ke satu pengawal pusat. | Kos rendah Struktur mudah | Satu titik kegagalan Pendawaian kompleks, berat Kebolehskalaan yang lemah | Texas Instruments (TI), Infineonmenawarkan penyelesaian cip tunggal yang sangat bersepadu. |
| Diedarkan | Setiap modul bateri mempunyai pengawal hamba sendiri yang melaporkan kepada pengawal induk. | Kebolehpercayaan yang tinggi Kebolehskalaan yang kuat Mudah diselenggara | Kerumitan Sistem kos tinggi | Peranti Analog (ADI)BMS wayarles (wBMS) adalah peneraju dalam bidang ini.NXPjuga menawarkan penyelesaian yang mantap. |
| Modular | Pendekatan hibrid antara dua yang lain, mengimbangi kos dan prestasi. | Keseimbangan yang baik Reka bentuk fleksibel | Tiada ciri cemerlang tunggal; purata dalam semua aspek. | Pembekal peringkat 1 sukaMarellidanPrehmenawarkan penyelesaian tersuai sedemikian. |
A seni bina yang diedarkan, terutamanya BMS tanpa wayar (wBMS), menjadi trend industri. Ia menghapuskan pendawaian komunikasi yang kompleks antara pengawal, yang bukan sahaja mengurangkan berat dan kos tetapi juga memberikan fleksibiliti yang tidak pernah berlaku sebelum ini dalam reka bentuk pek bateri dan memudahkan penyepaduan denganPeralatan Bekalan Kenderaan Elektrik (EVSE).
4: Masa Depan BMS: Trend Teknologi Generasi Seterusnya
Teknologi BMS jauh dari titik akhir; ia berkembang menjadi lebih pintar dan lebih berhubung.
•AI dan Pembelajaran Mesin:BMS masa hadapan tidak lagi bergantung pada model matematik tetap. Sebaliknya, mereka akan menggunakan AI dan pembelajaran mesin untuk menganalisis sejumlah besar data sejarah untuk meramalkan SOH dan Remaining Useful Life (RUL) dengan lebih tepat, malah memberikan amaran awal untuk kemungkinan kerosakan⁹.
•BMS Bersambung Awan:Dengan memuat naik data ke awan, adalah mungkin untuk mencapai pemantauan jauh dan diagnostik untuk bateri kenderaan di seluruh dunia. Ini bukan sahaja membenarkan kemas kini Over-the-Air (OTA) kepada algoritma BMS tetapi juga menyediakan data yang tidak ternilai untuk penyelidikan bateri generasi akan datang. Konsep kenderaan ke awan ini juga meletakkan asas untukv2g(Kenderaan-ke-Grid)teknologi.
•Menyesuaikan diri dengan Teknologi Bateri Baharu:Sama ada bateri keadaan pepejal atauBateri Aliran & Teknologi Teras LDES, teknologi baru muncul ini memerlukan strategi pengurusan BMS yang baharu dan teknologi penderiaan.
Senarai Semak Reka Bentuk Jurutera
Bagi jurutera yang terlibat dalam reka bentuk atau pemilihan BMS, perkara berikut adalah pertimbangan utama:
•Tahap Keselamatan Fungsian (ASIL):Adakah ia mematuhiISO 26262standard? Untuk komponen keselamatan kritikal seperti BMS, ASIL-C atau ASIL-D biasanya diperlukan¹⁰.
•Keperluan Ketepatan:Ketepatan pengukuran voltan, arus dan suhu secara langsung memberi kesan kepada ketepatan anggaran SOC/SOH.
•Protokol Komunikasi:Adakah ia menyokong protokol bas automotif arus perdana seperti CAN dan LIN, dan adakah ia mematuhi keperluan komunikasiPiawaian Pengecasan EV?
•Keupayaan Mengimbangi:Adakah ia mengimbangi aktif atau pasif? Apakah arus pengimbangan? Bolehkah ia memenuhi keperluan reka bentuk pek bateri?
•Skalabiliti:Bolehkah penyelesaian itu mudah disesuaikan dengan platform pek bateri yang berbeza dengan kapasiti dan tahap voltan yang berbeza-beza?
Otak Berkembang Kenderaan Elektrik
TheSistem Pengurusan Bateri EV (BMS)adalah bahagian yang sangat diperlukan dalam teka-teki teknologi kenderaan elektrik moden. Ia telah berkembang daripada monitor mudah kepada sistem terbenam yang kompleks yang menyepadukan penderiaan, pengiraan, kawalan dan komunikasi.
Memandangkan teknologi bateri itu sendiri dan bidang termaju seperti AI dan komunikasi tanpa wayar terus berkembang, BMS akan menjadi lebih pintar, boleh dipercayai dan cekap. Ia bukan sahaja menjaga keselamatan kenderaan tetapi juga kunci untuk membuka kunci potensi penuh bateri dan membolehkan masa depan pengangkutan yang lebih mampan.
Soalan Lazim
S: Apakah itu Sistem Pengurusan Bateri EV?
A: An Sistem Pengurusan Bateri EV (BMS)ialah "otak elektronik" dan "penjaga" pek bateri kenderaan elektrik. Ia adalah sistem perkakasan dan perisian yang canggih yang sentiasa memantau dan mengurus setiap sel bateri individu, memastikan bateri beroperasi dengan selamat dan cekap dalam semua keadaan.
S: Apakah fungsi utama BMS?
A:Fungsi teras BMS termasuk: 1)Anggaran Negeri: Mengira dengan tepat baki cas bateri (State of Charge - SOC) dan kesihatan keseluruhannya (State of Health - SOH). 2)Pengimbangan Sel: Memastikan semua sel dalam pek mempunyai tahap cas yang seragam untuk mengelakkan sel individu daripada dicas berlebihan atau dilepaskan secara berlebihan. 3)Perlindungan Keselamatan: Memutuskan litar sekiranya berlaku keadaan voltan lebih, voltan bawah, arus lebih atau lebih suhu untuk mengelakkan kejadian berbahaya seperti pelarian haba.
S: Mengapakah BMS sangat penting?
A:BMS secara langsung menentukan kenderaan elektrikkeselamatan, julat dan jangka hayat bateri. Tanpa BMS, pek bateri yang mahal boleh dimusnahkan oleh ketidakseimbangan sel dalam beberapa bulan atau bahkan terbakar. BMS lanjutan adalah asas untuk mencapai jarak jauh, jangka hayat yang panjang dan keselamatan yang tinggi.
Masa siaran: Jul-18-2025